日立、松下、东芝自主开发毫米波通信芯片

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        “我们希望尽快摆脱依赖特定半导体厂商的状况”(日立制作所技术人员)。

  日本国内厂商开发毫米波通信IC的积极性正与日俱增。就目前所知,日立制作所、松下、东芝三家公司都在独立开发60GHz频带收发IC(RF收发 IC)(注1)。各公司都希望为数字家电开发出集成天线的超小型收发模块(图1)。最快有望在2010年下半年上市。

  60GHz频带无线通信可以利用的带宽约7GHz,能够确保Gbps级的高速度(表1)。在目前,使用毫米波的高速通信标准已经有美国IEEE802 委员会为消费类产品制定的“IEEE802.15.3c”,以及索尼、松下等家电厂商制定的“WirelessHD”。

  此前,日本国内厂商对于毫米波通信IC的开发并不积极。由于应用市场不明,“即使制定出标准,也没人生产”(某设备厂商技术人员)的揶揄之声也时有耳闻。

        利用毫米波通信的电视等AV产品的上市改变了这一局面。松下和韩国LG电子等公司推出了使用美国SiBEAM芯片组的WirelessHD标准设备。而且,意在为便携设备配备Gbps级无线通信功能的产品也有所增加,这些使得外界对毫米波通信芯片市场的扩大寄予希望。

图1:各公司开始独立开发芯片

(a)是日立制作所的毫米波接收模块。集成了LNA、混频器和VCO。

(b)是东芝的单芯片RF晶体管IC示意图。

(c)是松下的毫米波通信模块模型。(点击放大)

表1:单位传输信息量耗能比较(表:本站根据日立制作所资料制作) (点击放大)

应用于室内HD无线传输

     日立制作所设想的用途是壁挂电视与蓝光录像机等AV设备间的HD视频传输。“能够在家庭内使用无线传输HD视频的产品已经问世。毫米波的高速性应该会首先在这一领域发挥作用”(日立制作所消费电子研究所主任研究员野田正树)。

  日立制作所已经试制了CMOS接收IC以及安装IC和天线的模块(图2)。试制品能够应用于802.15.3c标准数据通信。接收IC使用130nm CMOS技术,集成有VCO、混频器和LNA等部件。

  借助天线连接处和凸点结构的改进,模块“把芯片到天线的插入损耗遏制到了1dB左右”(日立制作所)。模块背面分别备有接收天线阵列和发送天线阵列。而通过切换天线开关使用共用天线时,天线开关插入损耗的影响会随之增大。为了避免这一影响,该模块采用了不使用天线开关的结构。据介绍,基带电路和MAC 控制电路是由FPGA等部件构成。该公司意欲在未来,实现集成度更高的单芯片收发IC。

图2:日立的毫米波模块使用不同类材料制成

(a)是日立制作所毫米波接收模块俯视图。由横面可知,低损耗树脂底板上叠加有陶瓷制成的多层底板(b)。背面安装有天线元件。因为安装在正下方,所以能够降低天线的传输损耗。另外,(c)为其他模块,底板呈不同颜色。 (点击放大)

下载一张CD的内容约为5秒

  松下更加重视手机用途。“开发使用CMOS技术的单芯片IC就是出于这一目的”(松下)。该公司设想的用途是将其嵌入便携设备,用于从KIOSK终端下载音乐和视频内容。支持的标准与日立制作所同为802.15.3c。

  松下表示,使用1Gbps的毫米波通信时,下载1张640MB的CD大约需要5秒,下载两小时的SD画质视频也只需9秒左右。

  该公司试制的CMOS IC还只集成了模拟前端(LNA、混频器、本机振荡器、放大器、倍增器等)。未来还将加入MAC控制电路和基带处理电路,实现单芯片化。通过利用OOK等低阶调制方式,功耗也有望降低到能够配备手机的程度。

  东芝希望毫米波通信能够成为实现“数字设备完全无电线化”目标的高速传输方法。该公司目前正在开发利用半导体芯片焊丝作为天线的RF晶体管IC。除利用CMOS技术外,由于其无需专用天线,因此该公司认为,这种IC适合于单芯片化。

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